涡脱落频率方程及涡脱落的确定
当流体流过任何物体时,流体层之间就形成了一个速度变化区域。这个区域被称为边界层。然而,它由不同的区域组成;它们是层流区、过渡区和湍流区。流体非常平稳地向上移动到过渡区域。特殊的湍流条件是涡旋脱落的原因。如果身体是圆形或钝的结构,涡脱落的机会将会增加。一个常见的例子是用勺子在一杯茶中搅拌糖。我们用勺子混合一定数量的糖,使液体中的漩涡脱落。因为这种现象,你很容易混合糖。 The whole process will become much more difficult if you attempt to move the cup and keep the spoon immobile instead.
顶点脱落预测的重要性
旋涡脱落量的确定是非常重要的,特别是在烟筒等高层建筑的施工中。当高
高速风流向这些烟囱时,就会发生旋涡脱落。这是一个压力非常低的区域,迫使烟囱靠近它。如果从烟囱脱落的漩涡的频率等于烟囱的共振频率,那么它就开始失去控制地摇摆。这导致了结构的破坏。因此,预测顶点脱落是必要的。还使用了限制其形成的方法,如沿烟囱放置障碍物。
然而,在水力学或流体力学中,预测涡旋脱落是很复杂的。可能发生在冷却塔及冷凝水、市政水处理及配送、化工加工、锅炉给水、水管理、游泳池、水上乐园等领域。
我们如何预测漩涡脱落?
涡流脱落的预测只有通过数学计算才能实现。它可以用无量纲斯特罗哈尔数来预测。这个数字也表示为' St ',方程称为漩涡脱落频率方程。求St Number值的公式是-
圣= f * v / L
在那里,
’f’为脱落旋涡的频率,
L是特征长度和,和
V是流动的速度。
在数学上,St数的值提供了涡旋脱落发生的指示。旋涡脱落的形成必须在0.0001到1之间。
当St值介于给定值之间时,流体各层的剪切速度开始出现耗散涡脱落。但是,如果St值过高,对流体粘度的影响就会很大;因此,各层之间的摩擦力开始相反地形成雨棚。
求频率值(f)
这是发生在物体下方的流体波动的频率值。你可以使用旋涡流量计预测物体的频率。你需要将这个流量计应用到管道上,它会自动计算出漩涡脱落的频率。它们在市场上有各种直径的尺寸。您可以根据需要选择。
这种仪器以数字形式输出,精度很高。它可用于宽流量范围。它没有移动部件,因此提供了长期的稳定性和可重复性。
求流体速度值(v)
求流体的速度是很容易的。它要求使用水力学中常用的仪器,如速度流量计、超声多普勒流量计等。孔板、文丘里管和流量喷嘴也可以用来确定流体的速度。
求有效长度L
不同形状的有效长度的测量是不同的。而对于流经管道的流体,有效长度将是管道的直径。
结论
在找到所需的测量值,即流体的速度,旋涡脱落的频率和有效长度后,计算St数的值。如果St值在0.0001和1之间,漩涡脱落将开始。这就是如何使用旋涡脱落频率方程来预测过程的开始。
参考文献
图像-漩涡脱落-由Cesareo de La Rosa Siqueira